12014年829金属学与热处理考研真题答案给你们的里面没有

1、2014 年重庆大学 829 金属学与热处理一、1.合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特性的物质。2.晶格：由这些阵点有规则地周期性重复排列所形成的三阵列成为空间点阵。为了方便起见，常人为地将阵点用直线连接起来形成空间格子，称之为晶格。相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。形变织构：由于金属塑性变形使晶粒具有择尤取向的组织叫做形变织构。伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。残余奥氏体：钢淬火时未能转变成马氏体而保留到室温的亚稳的奥氏体。二、略三

2、、铁碳相图知识测验1按组织组成物分区的铁碳相图如下图所示：14950 C三相反应式：包晶转变： LB (0.53%) H (0.09%) J (0.17%)共晶转变： LC (4.3%) E (2.11%) Fe3C(6.69%)共析转变： S (0.77%) p (0.0218%) Fe3C(6.69%)2.亚共析成分的铁碳合金中以 45 钢为例，分析其平衡结晶过程。45 号钢在铁碳相图的位置如图中直线所示。TT1 时：为液相 L T=T1 时： 开始析出 相T1-T2 时: 随着温度的降低，L 相越来越少， 相越来越多。L 相的成分沿着 AB 线变化， 相的成分沿着 AH 线变化1495

3、0c11480 C7270 CT=T2 时：发生包晶反应： LB H J 。得到 相T2-T3 时：随着温度的降低，L 相越来越少， 相越来越多。L 相的成分沿着 BC 线变化， 相的成分沿着 JE 线变化T=T3 时：L 相全部转变为 相T3-T4 时： 相单相冷却T=T4 时：开始析出 相T4-T5 时：随着温度的降低， 相越来越少， 相越来越多。 相的成分沿着 GS 线变化， 相的成分沿着 GP 线变化T=T5 时：发生共析反应： S p Fe3C 。得到 P室温组织是 P+过共析成分的铁碳合金中以 T12 钢为例，分析其平衡结晶过程。T12 钢在铁碳相图中的位置如图中直线所示。TT1

4、时：为液相 LT=T1 时：开始析出 相7270 cT1-T2 时: 随着温度的降低，L 相越来越少， 相越来越多。L 相的成分沿着 BC 线变化， 相的成分沿着 JE 线变化T=T2 时：L 相全部转变 相T2-T3 时： 相单相冷却T=T3 时： 相开始析出 Fe3CT3-T4 时：随着温度的降低， 相越来越少，Fe3C相越来越多。分沿着 ES 线变化。T=T4 时：发生共析反应： S p Fe3C 。得到 P室温组织是 P+ Fe3C45 钢和 T12 钢的室温组织示意图分别如下图 A、B 所示相的成7270 c3.铁碳合金中的渗碳体有五种存在形式，分别为：一次渗碳体（Fe3C）、二次渗

5、碳体(Fe3C)、三次渗碳体(Fe3C)、共晶渗碳体、共析渗碳体。一次渗碳体：114812270C从液相中析出二次渗碳体：72711480C从 相中析出呈规则的长条状沿奥氏体晶界呈网状分布三次渗碳体：7270C 以下从 相中析出沿晶界呈小片状分布1148 0 c共晶反应得： L Fe C 比较粗大，有时共晶渗碳体：11480C呈鱼骨状CE37270 c共析反应得： Fe C 与铁素体交替呈层共析渗碳体：7270C片状Sp34. 由题意知，含碳量为 2.11%的铁碳合金组织组成物为：P+ Fe3Cw 2.11 0.77 100% 29.3%w 1 w 70.7%Fe3C6.69 2.11pFe3

6、C其相组成物为：铁素体 +Fe3Cw 2.11 100% 31.5%Fe3C6.69w 1 w 68.5%Fe C3四 1. 固溶强化：随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。所有位错运动，增加位错移动阻力的都可使强度提高。典型应用：固溶强化的例子有很多，比如低合金高强钢中加入 Mn，利用的就是 Mn 对铁素体固溶强化作用；钛合金中加入 Al 元素也是典

7、型的固溶强化。加工硬化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成，从而提高金属的强度。典型应用：工业上常用的冷拉、滚压和喷丸等工艺。弥散强化：第二相粒子是借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的，这种强化方式成为弥散强化。机理：在滑移面运动着的位错遇到坚硬不变形并且比较粗大的第二相粒子时，将受到粒子的阻挡而弯曲，随着外加应力的增加，位错线受阻部分弯曲加剧，以致围绕着粒子的位错线在左右两边相

8、遇时，正负号位错彼此抵消，形成了包围着粒子的位错环而被留下，其余部分位错恢复直线继续前进，这一过程要消耗额外能量，提高了外加应力，所以造成强化。但第二相粒子必须十分细小，粒子越弥散，其间距越小，则强化效果越好。典型应用：烧结铝。2.（1）多晶体塑性变形的过程：多晶体中由于各晶粒的位向不同、滑移系取向不同，只有那些位向有利的晶粒，取向因子最大的滑移系，最先开始进行塑性变形。由于位向最有利的晶粒已经开始塑性变形，这就意味着它的滑移面上的位错源已经开动，于是位错会在其晶界处受阻，形成位错的平面塞积群。位错平面塞积群在其前沿附近区域造成很大的应力集中，随着外加载荷的增加，应力集中也随之增加。这一应力集

9、中值与外力相叠加，使相邻晶粒某些滑移系上的分切应力达到临界切应力值，于是位错源开动，开始塑性变形。但相邻晶粒必须与先变形的晶粒保持变形协调性。（2）由 Hall-Petch 公式可知，屈服强度 s 与晶粒直径平方根的倒数d呈1/ 2线性关系。 在多晶体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞 积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。由 n0 知，塞积位错数目 n 越大，应力集中 越大。位错数目 n 与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，应力集中越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶

10、粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在晶粒内进行，晶粒和晶界附近应变度相差较小，引起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大变形量，故具有较大的延伸率和断面收缩率。另外晶粒细小，晶界就曲折，不利于裂纹，在断裂过程中可吸收能量，较高的韧性。3.答：用退火态的 45 钢制造螺栓，要得到回火索氏体应该进行淬火+高温回火的热处理。制造出的 45 钢螺栓存在强度、硬度偏低且金相组织为铁素体+回火索氏体，可能是由于 45 钢淬火冷却速度过小造成的。45 钢经淬火加热后，组织由退火态的铁素体+珠光体转变为奥氏体，在随后的淬火冷却过程中，由于淬火冷却速度小于临界淬火速度，过冷奥氏体没有全部转变为马氏体，而是生成铁素体+马氏体。淬火后的 45 钢螺栓又经高温回火后，马氏体转变为回火索氏体，因为高温回火温度为 500-650oC 小于 Ac ，故铁素体经高温回火后没有变3化，仍为铁素体，即 45 钢螺栓最终组织为铁素体+回火索氏体。因为最终组织中含有铁素体这一软韧相，所以 45 钢螺栓存在强度、硬度偏低。4.答： Cr12 和 1Cr13 两种合金钢的虽然含 Cr 量大致相同，但含碳量大不相同。Cr12 钢含碳量为 2-2.3%，而 1Cr13 钢的含碳量为在